AIR LIQUIDE : Craquage de l’ammoniac

The-Blue

10:22

Merci l'IA 🙂​

Bien sûr, je peux vous expliquer le principe du craquage de l'ammoniac ($text{NH}_3$) tel qu'utilisé par Air Liquide pour produire de l'**hydrogène** ($text{H}_2$) industriellement. C'est une technologie clé, particulièrement pertinente pour l'**hydrogène bas carbone**.

---

## 🧪 Principe du Craquage de l'Ammoniac

Le craquage de l'ammoniac est essentiellement la **réaction inverse** de la synthèse de l'ammoniac (procédé Haber-Bosch). L'objectif est de décomposer la molécule d'ammoniac ($text{NH}_3$) en ses constituants, l'**azote** ($text{N}_2$) et l'**hydrogène** ($text{H}_2$).

### 1. La Réaction Chimique

La réaction de craquage est une réaction d'équilibre endothermique (elle consomme de la chaleur) :
$$2text{NH}_3 leftrightharpoons text{N}_2 + 3text{H}_2$$

### 2. Le Processus Industriel (Le "Cracker")

Le processus se déroule généralement dans une unité appelée le "**cracker**" d'ammoniac :

* **Introduction de l'Ammoniac :** L'ammoniac est introduit sous forme gazeuse dans un réacteur.
* **Chaleur et Catalyseur :** Le $text{NH}_3$ est chauffé à des **températures élevées** (souvent supérieures à $500^circtext{C}$) en présence d'un **catalyseur** (souvent à base de nickel ou de métaux précieux). L'apport de chaleur est crucial car la réaction est endothermique.
* **Craquage :** Sous l'effet de la chaleur et du catalyseur, l'ammoniac se décompose en un mélange gazeux principalement composé d'hydrogène ($text{H}_2$) et d'azote ($text{N}_2$).
* **Refroidissement et Purification :** Les gaz chauds produits sont ensuite refroidis. Pour obtenir de l'hydrogène de pureté industrielle, une étape de **séparation et de purification** est nécessaire. Air Liquide utilise des procédés avancés pour isoler l'$text{H}_2$ pur de l'$text{N}_2$ résiduel.

---

## 💡 L'Avantage de la Technologie Air Liquide

Air Liquide a développé une **nouvelle technologie** de craquage innovante qui met l'accent sur l'**efficacité** et la **réduction des émissions** :

* **Haut Rendement de Conversion :** Leur procédé utilise une technologie exclusive d'intégration de la chaleur qui permet d'atteindre le meilleur **taux de conversion** possible de l'ammoniac en hydrogène.
* **Faible Empreinte Carbone :** Si l'ammoniac utilisé au départ est de l'**ammoniac vert** (produit à partir d'hydrogène vert, lui-même issu d'électrolyse alimentée par des énergies renouvelables), le processus de craquage lui-même est **sans émissions directes de $text{CO}_2$** pour la production d'hydrogène.

---

## 🚢 Rôle Stratégique de l'Ammoniac

L'intérêt majeur du craquage de l'ammoniac réside dans sa fonction de **vecteur d'hydrogène** :

* **Transport et Stockage Simplifiés :** L'hydrogène est difficile à stocker et à transporter sous forme liquide ou gazeuse. L'ammoniac est **beaucoup plus facile à liquéfier et à transporter** (il est déjà un produit chimique largement échangé à l'échelle mondiale).
* **Développement du Marché Global :** Cette technologie permet aux régions riches en énergies renouvelables (et donc capables de produire de l'ammoniac vert à faible coût) d'exporter l'énergie sous forme d'ammoniac vers les régions utilisatrices, où il est ensuite reconverti en hydrogène pour l'industrie ou la mobilité.

En résumé, le craquage de l'ammoniac est une méthode efficace pour **délivrer de l'hydrogène bas carbone** à grande échelle, en transformant le $text{NH}_3$ en $text{H}_2$ et $text{N}_2$ par un processus catalytique à haute température.

erb518cup47

11:29

Golfe06

10:14

Bonjour , quelqu’un peut il m’expliquer le principe du craquage de l’ammoniac en vue de produire du H2 industriellement ( première unité au monde réalisée par Air liquide en Belgique ).
De façon synthétique
Merci

Bonjour Golfe06 Le principe de craquage de l'ammoniac est énoncé sur le site d'Air Liquide 😉​

https://www.airliquide.com/fr/histoires/hydrogene/craquer-lammoniac-pour-liber er-le-potentiel-de-lhydrogene

Golfe06

11:36

Merci à the Blue et à erb518cuo47 d’avoir pris le temps de me répondre .
Je souhaite comprendre ce principe chimique apparemment prometteur….

Rangef

11:45

et le craquage à l'armagnac ? 😛

erb518cup47

12:58

Golfe06

11:36

Merci à the Blue et à erb518cuo47 d’avoir pris le temps de me répondre .
Je souhaite comprendre ce principe chimique apparemment prometteur….

Le principe chimique est simple. La molécule d'ammoniac se compose d'1 atome d'azote et de 3 atomes d'hydrogène. Sous l'effet de la chaleur (500 °C) et en présence d'un catalyseur, la liaison entre l'atome d'azote et les 3 atomes d'hydrogène est rompue et ainsi, les 2 gaz n'étant plus reliés, il n'y a plus qu'à les séparer par un processus physique.
Procédé de séparation d'hydrogène et d'azote d'un mélange gazeux, consistant à a) condenser partiellement un mélange gazeux d'hydrogène et d'azote et produire un flux à deux phases, b) séparer en phase le flux à deux phases, et produire une fraction liquide enrichie en azote et une fraction gazeuse enrichie en hydrogène, c) accroître la fraction liquide enrichie en azote, et produire un flux liquide enrichi en azote à pression inférieure ou un flux à deux phases, d) ajouter de la chaleur au flux liquide enrichi en azote à pression inférieure, et produire un flux gazeux enrichi en azote chaud, et e) ajouter de la chaleur à la fraction gazeuse enrichie en hydrogène, et produire un flux de produit riche en hydrogène. Au moins une partie de la chaleur ajoutée à l'étape d) est éliminée à l'étape a), au moins une partie de la chaleur ajoutée à l'étape e) est éliminée à l'étape a), ou au moins une partie de la chaleur ajoutée à l'étape d) et au moins une partie de la chaleur ajoutée à l'étape e) sont éliminées à l'étape a).

erb518cup47

13:12

Concernant la séparation de l'azote et de l'hydrogène décrite ci-dessus, en simplifiant il faut comprendre que l'azote se liquéfie à une température moins froide que l'hydrogène. Par conséquent, en réfrigérant le mélange gazeux à la température appropriée, les gouttelettes sont riches en azote et le gaz est riche en hydrogène.

br901

13:42

Pour être précis, à la pression atmosphérique, le diazote se liquéfie en dessous de 77K (-196°C), le dihydrogène en dessous de 20K (-253°C)

M8948670

14:26

Bonjour,
Étant inculte, si j'ai à peu près compris, ce serait surtout un problème de transport ?
Si exact cela représente un coût non négligeable.
Merci pour vos explications

Golfe06

16:38

Cette méthode est elle plus rentable ( en pru) à la tonne produite que la traditionnelle électrolyse d’H2O ? . La consommation électrique à la tonne d’H produite est elle moins importante pour le cracking ? J’ai cru comprendre dans le lien d’AL que nous a joint Erb518cup47 qu’une partie de l’hydrogéne était dirigée vers l’alimentation du catalyseur …

erb518cup47

16:52

Golfe06

16:38

Cette méthode est elle plus rentable ( en pru) à la tonne produite que la traditionnelle électrolyse d’H2O ? . La consommation électrique à la tonne d’H produite est elle moins importante pour le cracking ? J’ai cru comprendre dans le lien d’AL que nous a joint Erb518cup47 qu’une partie de l’hydrogéne était dirigée vers l’alimentation du catalyseur …

"une partie de l’hydrogène était dirigée vers l’alimentation du catalyseur"
Dans le processus de séparation hydrogène-azote, on obtient selon les étapes un gaz plus ou moins riche en hydrogène. C'est le lot le moins riche en hydrogène qui est dirigé vers l'alimentation du catalyseur.

erb518cup47

17:25

Golfe06

16:38

Cette méthode est elle plus rentable ( en pru) à la tonne produite que la traditionnelle électrolyse d’H2O ? . La consommation électrique à la tonne d’H produite est elle moins importante pour le cracking ? J’ai cru comprendre dans le lien d’AL que nous a joint Erb518cup47 qu’une partie de l’hydrogéne était dirigée vers l’alimentation du catalyseur …

Je n'ai pas trouvé de chiffres mais ci-dessous un élément de réponse :
Viabilité économique : Avec l'intégration de systèmes de récupération de chaleur, les coûts opérationnels sont réduits, rendant la production d'hydrogène à partir de l'ammoniac plus compétitive par rapport à d'autres méthodes. La technologie de craquage de l'ammoniac de Technip Energies permet un rendement élevé en hydrogène (généralement supérieur à 80 %) ainsi qu'une efficacité globale de l'usine supérieure à 90 %